[发明专利]一种非球面大景深沙姆镜头

说明书

本发明公开了一种非球面大景深沙姆镜头，属于光学系统技术领域，从物侧至像侧依次为第一非球面透镜、光阑、第二非球面透镜、第三非球面透镜，其中第二非球面透镜具有负光焦度，第三非球面透镜具有正光焦度；所述第一非球面透镜具有正光焦度或负光焦度。由于该镜头具备合理的光焦度分配以及运用非球面消像差特性，具有高分辨率、大景深的优势。

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，具体涉及一种非球面大景深沙姆镜头。

背景技术

随着光学、图像处理和计算机技术的发展，3D线激光测量技术得到广泛应用。它利用工业相机拍摄得到相应的图像信息，并对图像进行一系列的处理，提取出所需要的信息，最终达到测量的目的。3D线激光测量技术是一种快速发展的非接触式测量，具有灵活性好、速度快、精度高以及智能化等优点。3D线激光测量技术需要镜头拍摄倾斜目标，传统镜头受景深的限制难于对倾斜目标全视野清晰成像。

沙姆镜头可以对倾斜目标全视野清晰成像，沙姆镜头是指镜头在拍摄时，满足沙姆定律，当目标平面、镜头主面、探测器平面三者延长线相交于一线，且相交线唯一，此时可以对整个倾斜目标DOF(景深)视野范围清晰成像。

中国发明专利申请CN111031300A(一种投影装置及三维测量系统)中，设计了一种包括光源、图像显示芯片、投影镜头和屏幕的投影装置，通过设置图像显示芯片所在的平面、投影镜头光轴的中垂面以及屏幕所在的平面相交于一条直线，使得图像显示芯片、投影镜头和屏幕满足沙姆定律，能够使屏幕投影的图像清晰、扩大景深，提高了3D重建的重建精度。中国实用新型专利CN204807891U(相机镜头俯仰旋转调节装置)中，设计了一种包括底座、滑动座、第一驱动机构、转动座、第二驱动机构、旋转座及第三驱动机构的旋转装置，该旋转装置能够纵向滑动、上下倾斜、左右转动等，实现沙姆定律的景深控制，可以通过移轴实现对透视变形校正，通过调节焦距实现微缩景观的效果。

由上述两件专利申请可以看出，在光学投影技术领域中，有效利用沙姆定律可以得到投影清晰、调节景深的效果，但是上述两件专利需要对投影装置或镜头等进行位置设置或调节才能在拍摄过程中满足沙姆定律，并未涉及对镜头本身的改进。

发明内容

本发明欲解决的技术问题是现有技术中用于工业测量的投影镜头存在难以对倾斜目标进行全视野高分辨率清晰成像的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种非球面大景深沙姆镜头，从物侧至像侧依次为：第一非球面透镜、光阑、第二非球面透镜、第三非球面透镜，其中第二非球面透镜具有负光焦度，第三非球面透镜具有正光焦度。

光焦度，又称为屈光度，是像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，表征光学系统偏折光线的能力，规定凸透镜的光焦度为正，凹透镜的光焦度为负。

进一步地，所述第一非球面透镜具有正光焦度或负光焦度。

进一步地，所述非球面大景深沙姆镜头的焦距与第一非球面透镜之间的焦距满足如下公式：-3.2≦f₁/f≦2，其中f为非球面大景深沙姆镜头的焦距，f₁为第一非球面透镜的焦距。

进一步地，所述非球面大景深沙姆镜头的焦距与第二非球面透镜之间的焦距满足如下公式：-2.5≦f₂/f≦-0.1，其中f为非球面大景深沙姆镜头的焦距，f₂为第二非球面透镜的焦距。

进一步地，所述非球面大景深沙姆镜头的焦距与第三非球面透镜之间的焦距满足如下公式：0.2≦f₃/f≦0.6，其中f为非球面大景深沙姆镜头的焦距，f₃为第三非球面透镜的焦距。

进一步地，所述第二非球面透镜的阿贝数满足20≦vd₂≦45，其中vd₂为第二非球面透镜的阿贝数。